Optimum pole combination to maxmize torque density in switched reluctance motors for electric vehicle applications
Elektrikli araç uygulaması için moment yoğunluğunu ençoklamak için anahtarlamalı relüktans motorda optimum kutup kombinasyonu
- Tez No: 442349
- Danışmanlar: PROF. DR. HULUSİ BÜLENT ERTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 258
Özet
Günümüzde, hibrit elektrikli araç uygulamalarında IPMSM'ler için bir alternatif olan Anahtarlamalı Relüktans Motorları (ARM) tip motorlara büyük bir ilgi söz konusudur. SRM kullanımının temel getirisi, makine yapısından kalıcı mıknatısların çıkarılmasıdır. Ayrıca, basit ve sağlam yapısı, yüksek dönme hızları ve yüksek sıcaklıklarda çalışabilme de SRM kullanımının diğer getirilerindendir. Bu çalışmada, , sonlu eleman ve analitik yöntemlerin birleşiminden oluşan bir metod takip edilmiş olup, söz konusu metod sonlu eleman yönteminin hassasiyetine ve analitik yöntemlerin hızlılığına sahiptir. Normalize edilmiş permeance, güç ve MMF verileri, simetrik oluklu bir geometri için sonlu eleman yöntemi temelli bir yazılımdan elde edilmiştir. Normalize edilmiş diş genişlikleri, hava boşluğu uzunlukları, rotor konumları ve MMF değerleri için veri setleri oluşturulmuştur. Üretilen veri, SRM'nin diş ve hava boşluğu bölgesindeki normalize permeance , güç ve akı yoğunluğu değerlerinin hesaplanmasında tablo olarak kullanılmıştır. Bütün doğrusal olmayan etkilerin ve manyetik doyum etkilerinin hesaba katılmış olduğu not edilmedilir. Önerilen yöntem, kabul edilebilir hassasiyet sınırları çerçevesinde, anahtarlamalı relüktans motorların dinamik ve statik başarım karakteristiklerini hesaplama yeteneğine sahiptir. Ayrıca, anahtarlamalı relüktans motorların çekirdek kayıpları ve verimlerinin hesaplanması için çekirdek akısı ve harmonikleri üzerinden bir analitik model de geliştirilmiştir. Önerilen analitik modelin hassasiyetinin doğrulanması amacıyla, iki adet anahtarlamalı relüktans motor için iki boyutlu sonlu eleman yöntemi metoduyla benzetimler yapılmıştır. Analitik hesapların ve benzetim sonuçlarının karşılaştırılmasıyla, önerilen modelin hassasiyeti ve optimizasyon çalışmalarında kullanımının uygunluğu kanıtlanmıştır. Çok sayıda farklı uygulama için anahtarlamalı relüktans motorlar tasarımında kullanılabilecek genel bir tasarım metodolojisi teklif edilmektedir. Son aşamada, belirli bir hibrit elektrikli araç uygulamasında kullanılacak 50 kW gücünde bir anahtarlamalı relüktans motorları için, eniyi kutup kombinasyonu, geometrisi ve uyartım şeklinin belirlenmesi için Genetik Algoritma (GA) optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Yüksek tork yoğunluğuna sahip bir SRM tasarımı, optimizasyon sürecinin ana amacıdır. Son olarak, optimize edilmiş SRM, sonlu eleman yöntemi ile incelenerek optimizasyon sonuçları doğrulanmıştır. Tork yoğunluğu ve verimde sağlanan ilerlemeler, söz konusu uygulama için literatürde var olan prototiplerle karşılaştırılmıtştır.
Özet (Çeviri)
Nowadays, using Switched Reluctance Motors (SRM) as a substitute for Interior Permanent Magnet Synchronous Motors (IPMSMs) in hybrid electric vehicle applications is of great interest. The main advantage of using SRM is elimination of permanent magnet materials in machine structure. In addition, simple and robust structure, high rotational speeds and operation at higher temperatures are other benefits of using switched reluctance motors. In this study, a combined analytical and Finite Element (FE) based method is implemented which has both the rapidity of analytical computations and the accuracy of finite element method. Normalized permeance, force and MMF data are obtained using a finite element based software for a symmetrically slotted geometry. Data sets are produced for different normalized teeth widths, normalized air gap lengths, normalized rotor positions and MMF values. The produced data are used as a look up table in calculation of normalized permeance, force and flux density values in tooth-air gap region of switched reluctance motors. It is worth mentioning that all nonlinearities and saturation effects are taken into account while using this method. The proposed method is capable of calculating static and dynamic performance characteristics of switched reluctance motors with an acceptable range of accuracy. Furthermore, an analytical model based on actual variation of core flux and its harmonic components is developed to calculate core loss and efficiency of the SRM. In order to corroborate the precision of the proposed analytical model, two switched reluctance motors are simulated using 2D finite element method. Comparing analytical calculations with simulation results and measurements proves the accuracy of the model and its suitability to be used for optimization purposes. A general design methodology is proposed which can be used in designing switched reluctance motors to be used in various applications. At the final step, Genetic Algorithm (GA) optimization method is implemented to determine the optimum pole combination, geometry and excitation pattern for a 50 kW switched reluctance motor to be used in a specific hybrid electric vehicle application. Designing a high torque density switched reluctance motor is the main aim of the optimization problem. Finally, the optimized SRM is simulated using finite element method to validate optimization results. Improvements in torque density and efficiency of the machine is compared to existing prototypes in the literature for this specific application.
Benzer Tezler
- Elektrikli bisikletler için fırçasız doğru akım motoru tasarımı ve üretimi
Design and implementation of brushless dc motor for electric bicycles
GAMZE TANÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Elektrikli araçlar için dış rotorlu sabit mıknatıslı senkron relüktans motor (SMSynRM) tasarımı, analizi ve uygulaması
Design, analysis and application of outer rotor permanent magnet synchronous reluctance motor (PMSynRM) for electric vehicles
ARMAĞAN BOZKURT
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET FEVZİ BABA
PROF. DR. YUSUF ÖNER
- Sürekli mıknatıslı senkron motorlarda moment kalitesini artırmaya yönelik melez mıknatıs yerleşimli yeni bir rotor yapısı tasarımı ve deneysel doğrulaması
A new permanent magnet hybrid sychronous motor design, prototype manufacturing and experimental verification to improve torque quality
OĞUZHAN OCAK
Doktora
Türkçe
2021
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN AYDIN
- Investigating the effects of micro arc oxidation (MAO) process on thermal and elevated temperature mechanical properties of AZ91 MG alloy
AZ91 MG alaşımlarının termal ve yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine mikro ark oksidasyon (MAO) prosesinin etkilerinin incelenmesi
EKİN SELVİ
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- EMPT ile enerji iletim sistemlerinde açma-kapama olayları analizleri
Switching phenomena analyses of power transmission systems with EMTP
TANER DENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. ADNAN KAYPMAZ